给1948年IBM 604电子计算器的一个模块通电

# 为IBM 604（1948年的电子计算器）的一个模块通电 来源：https://www.righto.com/2026/06/ibm-604-thyraton-tube-module.html 1948年是计算机领域的一个有趣时期。几十年来，企业一直使用穿孔卡片设备，通过机电方式实现加法和排序。如今，这些机电继电器和计数轮正被用于建造占据整个房间的通用计算机，例如哈佛Mark I（1944年）和IBM SSEC（1948年）。但缓慢的机电机构已经逐渐过时。第二次世界大战推动了电子管以及无线电、雷达和导航领域电子技术的发展。电子技术被应用于大型电子计算机，如Colossus（1943年）和ENIAC（1946年）。第一台存储程序计算机——曼彻斯特小规模实验机（Manchester Baby）于1948年建成。 IBM 604电子计算打孔机后接Type 521读卡/打孔机。图片来自IBM。注意604侧面和521前面用于放置插线板的面板。(https://static.righto.com/images/ibm-650-thyratron/ibm-604.jpg) IBM 604电子计算打孔机后接Type 521读卡/打孔机。图片来自IBM。注意604侧面和521前面用于放置插线板的面板。 在这些技术进步的浪潮中，IBM推出了604型电子计算打孔机¹。这个系统可能看起来是一种倒退：它不是一台计算机，而是一台执行固定操作集的可编程计算器²。然而，它比计算机小得多³——大约相当于一台双门冰箱的大小——并且便宜得多：每月租金550美元，企业和大学都能负担得起。由于使用了真空管，它比机电设备强大得多；它能在不到一秒内完成60次操作，包括乘法和除法。因此，IBM 604非常受欢迎，生产了超过5600台。此外，IBM在604中积累的电子技术经验促成了其20世纪50年代真空管计算机的成功。 604的创新之一是可插拔模块，它将一个电子管及其相关电路组合在一起，如下所示。绝缘手柄用于从计算器中取出和安装模块。模块底部的九个引脚插在604的插座中，插座通过背板布线连接。电子管也是插接式的，因此可以快速更换损坏的管子。在右侧，电阻器和电容器安装在模块内的绝缘晶圆片上⁴。 来自IBM 604电子计算打孔机的闸流管模块。(https://static.righto.com/images/ibm-650-thyratron/tube-module2.jpg) 来自IBM 604电子计算打孔机的闸流管模块。 604使用了多种不同类型的模块。这个模块有一个闸流管，这是一种特殊类型的电子管，可作为大电流开关。我将这个模块接入电路并通电。下面的视频展示了该模块控制一个灯泡。第一个按钮向模块（中间）发送一个小信号，将其打开并点亮灯泡。如下文所述，闸流管会保持导通状态，直到切断其电源，我通过第二个按钮实现了这一点。 可插拔模块看似微不足道，但它们是一项重要的创新。此前，真空管设备通常采用金属底盘构建，电子管安装在顶部，电阻器和电容器等其他元件安装在下方。IBM开发了一种不同的方法：可插拔模块，每个模块容纳一个真空管及其相关元件。这些已获专利的模块非常紧凑，因为它们在三维空间中封装了元件。此外，通过使用一小组标准化模块，这些模块可以批量生产，计算机可以在生产线上组装。维护和维修也变得简化；可以交换模块来找出故障模块，然后更换备件。这些模块非常重要，以至于IBM在604的宣传广告中对其进行了展示。IBM在后续的真空管计算机中也使用了管状模块，在高端700系列计算机中使用了更大的八管模块。 IBM 604的一则广告，突出了可插拔模块。来自《时代》杂志，1952年3月31日，第65页。点击此图片（或任何其他图片）可查看大图。(https://static.righto.com/images/ibm-650-thyratron/ibm-604-ad.jpg) IBM 604的一则广告，突出了可插拔模块。来自《时代》杂志，1952年3月31日，第65页。点击此图片（或任何其他图片）可查看大图。 ## 真空管与闸流管 IBM 604使用了大约1250个真空管。虽然真空管有许多不同类型，但典型的一种是三极管。三极管类似于晶体管：一个小的输入信号被放大，以控制一个更大的电流。在晶体管中，控制信号施加到栅极，控制源极和漏极之间的电流。在三极管中，控制信号施加到栅极，控制阴极和板极之间的电流。 三极管真空管的组件。来自IBM 604客户工程手册。(https://static.righto.com/images/ibm-650-thyratron/tube-diagram.jpg) 上图显示了真空管的结构。加热器是一根灯丝，非常类似于白炽灯泡，它将阴极加热到大约750°C。在此高温下，阴极发射电子。当板极上施加大正电压（例如100伏）时，带负电荷的电子被吸引。电子从阴极流向板极，导致电流通过电子管。电流由栅极控制：如果在栅极上施加一个小负电压，它会排斥负电子，阻止它们到达板极，从而阻断通过电子管的电流。 闸流管类似于真空管，但管内含有微量的氙气，使其能够处理更高的电流⁷。与三极管一样，闸流管由栅极控制。然而，当电流开始流过闸流管时，氙气电离，氙等离子体承载电流。与真空管不同，栅极无法停止电流的流动。一旦气体电离，闸流管会保持导通状态，直到移除其电源⁵，气体在微秒内消电离⁶。 您可以在视频中看到这种行为。当我按下第一个按钮时，一个小的控制信号电离了气体，打开了管子。通过电离气体的大电流照亮了灯泡。灯泡保持点亮，直到我用第二个按钮短暂切断电源；气体消电离，管子关闭。 闸流管，型号2D21。(https://static.righto.com/images/ibm-650-thyratron/2d21.jpg) 闸流管，型号2D21。 上图显示了型号为2D21的闸流管，这是一种小型七脚管⁸。管内的板极可见，其他组件被板极遮挡。管子顶部的暗斑是“消气剂”，一种活性物质如钡，用于吸收管内的杂质。 在604中，闸流管驱动继电器线圈，并为在卡片上打孔的电磁铁供电。其他IBM系统也使用了这些闸流管。例如，IBM 83卡片分类机使用闸流管作为短期存储器，以跟踪卡片上哪些孔已被检测到。 ## 结论 IBM 604在机电会计机与电子计算机之间占据了一个有趣的位置。虽然它具有电子计算机的速度，但它仍然是一台计算器，缺少循环、内存和存储程序等计算机特性。尽管有这些限制，604非常成功，并催生了其他重要的IBM产品。 IBM在1949年扩展了604的功能，使其可以通过穿孔卡片与插线板结合进行编程；这被称为卡片编程电子计算器（Card-Programmed Electronic Calculator）。这个系统仍然不完全是计算机，但在洛斯阿拉莫斯国家实验室等地进行科学计算时非常有用（链接）。1953年，IBM宣布了604的继任者IBM 650。与604不同，650是一台可编程的通用计算机；它成为20世纪50年代最流行的计算机。 Eric Schlaepfer（TubeTime）有一盒IBM 650模块，我们希望很快能为其通电。如需更新，请在Bluesky（@righto.com）、Mastodon（@[kenshirriff]）或RSS上关注我。感谢CuriousMarc在制作插座和多彩分线盒方面所做的广泛铣削工作，以固定模块。 AI声明：尽管文中出现了破折号，但本文的撰写未使用任何AI（详情）。 ## 注释与参考文献